立式负压烟气炉制造技术

一种立式负压烟气炉，包括：炉体，炉体上设有贯穿炉壁的物料进口管、蒸汽进口管、烟气出口管、产品出口管；溢出式热解反应装置，设于炉体内，溢出式热解反应装置的物料热解进口和物料出口分别与物料进口管和产品出口管连接；燃烧器，燃烧器的出气管道穿过炉壁与炉膛连通，用于向炉膛内供给高温烟气；以及负压引风控制系统，用于控制炉膛的温度和烟气出口管排出的烟气温度。该立式负压烟气炉用于在绝氧条件下、无需额外添加甲烷化催化剂通过高温水活化碳氢的方式制取天然气。碳氢的方式制取天然气。碳氢的方式制取天然气。

【技术实现步骤摘要】
立式负压烟气炉


[0001]本专利技术属于煤化工领域，具体地，涉及一种立式负压烟气炉。

技术介绍

[0002]煤制天然气作为清洁产业，极大地节约了煤炭资源，提升了煤炭价值。特别是针对“缺油、少气、富煤”的能源结构，积极发展煤制天然气工业，实现煤的就地转化，减少运输成本，具有非常重要的战略意义。
[0003]全世界已投产的工业级煤制天然气装置较少，我国长期致力于煤制天然气全技术链的国产化，但真正进入工业应用的也不多。煤制天然气整个生产工艺流程可简述为：原料煤与高纯氧气和中压蒸汽进行反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和脱硫脱碳后，制成净煤气；净煤气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出天然气。主工艺生产装置包括空分、碎煤加压气化炉、耐硫耐油变换装置、气体净化装置、甲烷化合成装置及废水处理装置。
[0004]甲烷化是把煤炭变为清洁的天然气的关键核心技术之一，在高温、高压和催化剂作用下，把煤气化生成的一氧化碳、二氧化碳和氢气催化生成甲烷。其中，甲烷化催化剂在这个化学反应过程中发挥着至关重要的作用，也是限制我国煤制天然气整套系统自主化的关键点。由于主流工艺路线基本确定，很多研究都是围绕甲烷化催化剂的改进展开的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术人在研究中发现，煤制天然气工艺并非必需额外添加甲烷化催化剂，可以利用煤炭中含有的催化组分实现甲烷化催化。基于该颠覆性发现，本专利技术提出了一种立式负压烟气炉，用于这种全新的高温水活化碳氢制取天然气的工艺。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种立式负压烟气炉，包括：
[0007]炉体，所述炉体上设有贯穿炉壁的物料进口管、蒸汽进口管、烟气出口管、产品出口管；
[0008]溢出式热解反应装置，设于所述炉体内，所述溢出式热解反应装置的物料热解进口和物料出口分别与所述物料进口管和所述产品出口管连接；
[0009]燃烧器，所述燃烧器的出气管道穿过所述炉壁与炉膛连通，用于向炉膛内供给高温烟气；以及
[0010]负压引风控制系统，用于控制所述炉膛的温度和所述烟气出口管排出的烟气温度。
[0011]优选地，所述炉体由耐火材料制成，所述炉体的外壁设有保温材料层，所述保温材料层的外部罩设有金属外壳；其中，所述炉体由耐火材料浇筑和/或砌筑而成，所述保温材料层包括保温涂料层和保温棉层；
[0012]所述炉壁包括顶壁、底壁、前壁、后壁和一对侧壁，所述物料进口管设于所述前壁的顶部且贯穿所述前壁，所述烟气出口管设于所述前壁的底部且贯穿所述前壁，所述蒸汽进口管设于所述后壁的顶部且贯穿所述后壁，所述产品出口管设于所述后壁的底部且贯穿
所述后壁。
[0013]优选地，所述炉膛内自上向下分为高热段、中热段、低热段和烟气收集段，所述燃烧器包括多个高温段燃烧器和多个中温段燃烧器，所述高温段燃烧器设于所述高热段，所述中温段燃烧器设于所述中热段。
[0014]优选地，所述溢出式热解反应装置包括壳体和在所述壳体内从上向下依次设置的混热式热解反应段、沉降式热解反应段和气灰收集段；所述混热式热解反应段和沉降式热解反应段分别用于对物料进行初次热解和二次热解，所述气灰收集段用于收集热解产物。
[0015]优选地，所述混热式热解反应段包括上溢槽，所述上溢槽的顶部开口，底部为锥形，所述上溢槽的底部用于与所述物料进口管连接；
[0016]所述混热式热解反应段还包括喷射装置，所述喷射装置设于所述上溢槽内，用于向所述上溢槽内喷射蒸汽；所述喷射装置的底部与所述蒸汽进口管连接，所述蒸汽进口管穿过所述壳体和所述上溢槽的侧壁。
[0017]优选地，所述喷射装置包括锥形的连通部和设于所述连通部上方的旋流喷射部；
[0018]所述连通部的内部设有蒸汽通道，所述蒸汽通道与所述蒸汽进口管连通；
[0019]所述旋流喷射部包括以所述连通部的中心轴为中心均布的多个蒸汽子通道，每个所述蒸汽子通道的一端与所述蒸汽通道连通，另一端与所述上溢槽的内部连通，以便向所述上溢槽内喷射蒸汽；
[0020]所述旋流喷射部包括以所述连通部的中心轴为中心均布的多个阻挡部，所述阻挡部为弧形或折线型，相邻的所述阻挡部之间形成所述蒸汽子通道。
[0021]优选地，所述喷射装置还包括设于所述旋流喷射部上方的遮盖部，所述遮盖部从上方封闭每个所述蒸汽子通道。
[0022]优选地，所述壳体包括壳体侧壁、上盖和底盖，所述壳体侧壁为圆筒形，所述上盖和下盖均为圆弧形，分别设于所述壳体侧壁的顶部和底部；
[0023]所述沉降式热解反应段包括从上向下依次设置的多个过热通道，所述过热通道贯穿所述壳体侧壁；所述过热通道沿所述壳体侧壁的径向方向设置，相邻的过热通道之间形成夹角，且多个所述过热通道相对于所述壳体的中心轴以螺旋方式排列。
[0024]优选地，所述负压引风控制系统包括控制器、负压引风机、炉膛温度传感器、出炉烟气温度传感器，所述负压引风机与所述烟气出口管连接，所述炉膛温度传感器和所述出炉烟气温度传感器分别用于测量所述炉膛温度和所述烟气温度；
[0025]所述控制器根据所述炉膛温度传感器和所述出炉烟气温度传感器的测量结果控制所述负压引风机的转速和所述燃烧器的功率，以使所述炉膛温度保持在第一温度范围内，使所述烟气温度保持在第二温度范围内。
[0026]优选地，所述的立式负压烟气炉还包括烟气换热器和产品换热器，所述烟气换热器设于所述烟气出口管的出口端，所述产品换热器设于所述产品出口管的出口端。
[0027]本专利技术的有益效果在于：提供一种在绝氧条件下、无需额外添加甲烷化催化剂的高温水活化碳氢制取天然气的设备。
[0028]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0029]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0030]图1示出了根据本专利技术实施例的立式负压烟气炉的结构示意图；
[0031]图2示出了根据本专利技术实施例的溢出式热解反应装置的结构示意图；
[0032]图3示出了图2中的E
‑
E剖面的剖视图；
[0033]图4示出了图3中的F
‑
F剖面的剖视图；
[0034]图5示出了根据本专利技术实施例的混热式热解反应段的轴向剖视图；
[0035]图6示出了图5中的B
‑
B剖面的剖视图；
[0036]图7示出了根据本专利技术实施例的沉降式热解反应段的局部立体图。
[0037]附图标记说明
[0038]800立式负压烟气炉；801炉体；8011炉膛；8012高热段；8013中热段；8014低热段；8015烟气收集段；8021高温段燃烧器；8022中温段燃烧器；803负压引风机；804烟气换热器；805产品换热器；
[0039]900溢出式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立式负压烟气炉，其特征在于，包括：炉体，所述炉体上设有贯穿炉壁的物料进口管、蒸汽进口管、烟气出口管、产品出口管；溢出式热解反应装置，设于所述炉体内，所述溢出式热解反应装置的物料热解进口和物料出口分别与所述物料进口管和所述产品出口管连接；燃烧器，所述燃烧器的出气管道穿过所述炉壁与炉膛连通，用于向炉膛内供给高温烟气；以及负压引风控制系统，用于控制所述炉膛的温度和所述烟气出口管排出的烟气温度。2.根据权利要求1所述的立式负压烟气炉，其特征在于，所述炉体由耐火材料制成，所述炉体的外壁设有保温材料层，所述保温材料层的外部罩设有金属外壳；其中，所述炉体由耐火材料浇筑和/或砌筑而成，所述保温材料层包括保温涂料层和保温棉层；所述炉壁包括顶壁、底壁、前壁、后壁和一对侧壁，所述物料进口管设于所述前壁的顶部且贯穿所述前壁，所述烟气出口管设于所述前壁的底部且贯穿所述前壁，所述蒸汽进口管设于所述后壁的顶部且贯穿所述后壁，所述产品出口管设于所述后壁的底部且贯穿所述后壁。3.根据权利要求1所述的立式负压烟气炉，其特征在于，所述炉膛内自上向下分为高热段、中热段、低热段和烟气收集段，所述燃烧器包括多个高温段燃烧器和多个中温段燃烧器，所述高温段燃烧器设于所述高热段，所述中温段燃烧器设于所述中热段。4.根据权利要求1所述的立式负压烟气炉，其特征在于，所述溢出式热解反应装置包括壳体和在所述壳体内从上向下依次设置的混热式热解反应段、沉降式热解反应段和气灰收集段；所述混热式热解反应段和沉降式热解反应段分别用于对物料进行初次热解和二次热解，所述气灰收集段用于收集热解产物。5.根据权利要求4所述的立式负压烟气炉，其特征在于，所述混热式热解反应段包括上溢槽，所述上溢槽的顶部开口，底部为锥形，所述上溢槽的底部用于与所述物料进口管连接；所述混热式热解反应段还包括喷射装置，所述喷射装置设于所述上溢槽内，用于向所述上溢槽内喷射蒸汽；所述喷射装置的底部与所述蒸汽进口管连接，所述蒸汽进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠胜，
申请(专利权)人：中国煤层气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：